ch5 dang chuan va chuan hoa

CƠ SỞ DỮ LIỆU ( Databases ) Chương 5: Dạng chuẩn Chuẩn hóa Nội dung Các dạng chuẩn Phân rã lược đồ quan hệ Chuẩn hóa lược đờ CSDL Bài tập Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 5.1 Các dạng chuẩn  Chuẩn hóa gì? – Chuẩn hóa kỹ thuật dùng để tạo tập các quan hệ có các đặc điểm mong muốn dựa vào các yêu cầu liệu enterprise – Chuẩn hóa cách tiếp cận từ lên (bottom-up approach) để thiết kế CSDL, các mối liên hệ các thuộc tính  Mục đích chuẩn hóa – Loại bỏ các bất thường quan hệ để có được các quan hệ có cấu trúc tốt hơn, nhỏ  Quan hệ có cấu trúc tốt (well-structured relation): – Là quan hệ có dư thừa liệu tối thiểu cho phép người dùng thêm, sửa, xóa mà khơng gây mâu thuẫn liệu Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 5.1.1.Sự dư thừa liệu  Sự phụ thuộc các thuộc tính gây dư thừa – Ví dụ: • Điểm các mơn học  Điểm trung bình  xếp loại • Địa  zip code TENPHG MAPHG TRPHG NG_NHANCHUC MANV TENNV HONV … Nghien cuu 333445555 05/22/1988 333445555 Tung Nguyen … Dieu hanh 987987987 01/01/1995 987987987 Hung Nguyen … Quan ly 888665555 06/19/1981 888665555 Vinh Pham … Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 5.1.1.Sự dư thừa liệu (tt)  Thuộc tính đa trị lược đờ ER  nhiều số liệu lược đờ quan hệ  Ví dụ: NHANVIEN(TENNV, HONV, NS,DCHI,GT,LUONG, BANGCAP) TENNV HONV NS DCHI GT LUONG BANGCAP Tung Nguyen 12/08/1955 638 NVC Q5 Nam 40000 Trung học Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 Trung học Nhu Le 06/20/1951 291 HVH QPN Nu 43000 Đại học Hung Nguyen 09/15/1962 Ba Ria VT Nam 38000 Thạc sỹ Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 5.1.1.Sự dư thừa liệu (tt)  Sự dư thừa  dị thường – Thao tác sửa đổi: cập nhật tất các giá trị liên quan – Thao tác xóa: người cuối đơn vị  thông tin đơn vị – Thao tác thêm: TENPHG MAPHG TRPHG NG_NHANCHUC MANV TENNV HONV … Nghien cuu 333445555 05/22/1988 333445555 Tung Nguyen … Dieu hanh 987987987 01/01/1995 987987987 Hung Nguyen … Quan ly 888665555 06/19/1981 888665555 Vinh Pham … Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 5.1.1.Sự dư thừa liệu (tt)  Các giá trị khơng xác định – Đặt thuộc tính Trưởng phòng vào quan hệ NHANVIEN thay vào quan hệ PHONGBAN  Các giả – Khi sử dụng các phép nối Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 5.1.1.Sự dư thừa liệu (tt)  Một số quy tắc thiết kế CSDL quan hệ – NT1: Rõ ràng mặt ngữ nghĩa, tránh các phụ thuộc các thuộc tính với – NT2: Tránh trùng lặp nội dung đảm bảo tránh được các dị thường thao tác cập nhật liệu • Phải có số thao tác thêm cập nhật vào lược đồ quan hệ, gây sai hỏng trường hợp xóa bỏ các – NT3: Tránh sử dụng các thuộc tính có nhiều giá trị Null • Khó thực hiện các phép nối kết hợp – NT4: Thiết kế các lược đờ quan hệ cho chúng được nối với điều kiện các thuộc tính khoá khoá ngồi theo cách đảm bảo không sinh các “giả” Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 5.1.2 Dạng chuẩn  Mỗi dạng chuẩn tập các điều kiện lược đờ nhằm đảm bảo các tính chất (liên quan tới dư thừa bất thường cập nhật)  Chuẩn hóa liệu: quá trình phân tích lược đồ quan hệ dựa các FD các khóa để đạt được – Cực tiểu dư thừa – Cực tiểu các phép cập nhật bất thường Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 5.1.2 Dạng chuẩn (tt)  Các dạng chuẩn – Dạng chuẩn (1NF – first normal form) – Dạng chuẩn (2NF – second normal form) – Dạng chuẩn (3NF – third normal form) – Dạng chuẩn BCNF (Boyce-Codd normal form) Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 10 Phân rã thành BCNF  Các phân rã khơng phải BCNF P Sem  C nằm phân rã  Phân rã được tách thành lược đồ – (P Sem C; {P Sem  C}) – (St Sem P; {})  Phân rã không mát thông tin không bảo toàn PTH St C Sem  P Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 55 Phân rã thành BCNF  Phân rã lược đồ thành – (P Sem C; {P Sem  C}) – (P Sem T; {})  Không mát thông tin không bảo toàn PTH C Sem T  P Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 56 Phân rã thành BCNF  Kết cuối cùng: (P Sem C; {P Sem  C}) (P Sem St) (P Sem T) (P Sem T R; {P Sem T R}) (St T Sem P) Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 57 Bài tập Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 58 Nhận xét  Việc phân rã R thành R1, R21, R22  Nếu FD F ADH sẽ có R1= (FADH; {F ADH}) R2 = (FBCEG,{}) R1,R2 chuẩn BCNF số FD gốc bị mất, suy diễn được Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 59 Tính chất giải thuật phân rã BCNF  Khơng mát thơng tin  Nhưng khơng bảo tồn phụ thuộc hàm  Là giải thuật không xác định (nondeterministic), phụ thuộc vào thứ tự các PTH được chọn để xét phân rã 60 Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa Ví dụ  Cho R= (U,F) với U={ABCDEFGH}, F= {ABH  C, ADE, BGH F, F ADH, BH GE}  Phủ tối thiểu F là: G={BHC,AD,CE,FA,EF}  Phân rã thành lược đồ: – R1 (BHC; {BHC}) – R2 (AD; {AD}) – R3 (CE; {CE}) – R4 (FA; {FA}) – R5 (EF; {EF})  Khơng có lược đờ phân rã có (Ri)+F = siêu khóa BCGH R, nên bổ sung thêm lược đồ thứ – R6 (BCGH;{}) 61 Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa Dạng chuẩn (tt) Table (Key1, (Key2, (Key3, ) ) ) Table1(Key1, ) TableA (Key1,Key2 (Key3, ) ) Table2 (Key1, Key2 ) Table3 (Key1, Key2, Key3, )  Lược đồ gốc: Table (Key1, aaa (Key2, bbb (Key3, ccc .) ) )  Để thỏa mãn 1NF thực – Table1(Key1, aaa ) – Table2(Key1, Key2, bbb ) – Table3(Key1, Key2, Key3, ccc .) Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 62 Dạng chuẩn (tt)  Ví dụ Phụ thuộc vào MaNV, MaDA NV_DA(MaNV, MaDA, Sogio, TenDA, DDiemDA) Chỉ phụ thuộc vào MaDA NV_DA(MaNV, MaDA, Sogio) DUAN(MaDA, TenDA) DUAN(MaDA, DDiemDA) Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 63 Dạng chuẩn (tt) Phụ thuộc vào MaNV NV_DV(MaNV, TenNV, NS, DCHI, MaDV, TenDV, TruongPHG) Phụ thuộc vào MaDV NHANVIEN(MaNV, TenNV, NS, DCHI, MaDV) DONVI(MaDV, TenDV, TruongPHG) Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 64 Ví dụ phân rã bảo tồn PTH (1)  Cho  R(ABCDEFG)  F = {B  A, D  C, D  EB, DF  G}  Tách dạng chuẩn 3, bảo toàn PTH – B1: • Phủ tối thiểu G = {B  A, D  C, D  B, D  E, DF  G} – B2: R(ABCDEFG) R1(BA) – B3: R(DC) R(DB) R(DE) R3(DFG) R2(DBCE) • Xuất D = {R1, R2, R3} Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 65 Ví dụ phân rã bảo toàn PTH (2)  Cho – R(ABCDEFGHI) – F = {B  A, D  C, D  EB, DF  G}  Tách dạng chuẩn 3, bảo tồn PTH – B1: • Phủ tối thiểu G = {B  A, D  C, D  B, D  E, DF  G} – B2: R(ABCDEFG) – B3: R1(BA) R2(DBCE) R3(DFG) • Vì U1  U2  U3 = {ABCDEFG} nên đặt R4(HI) – B4: • D = {R1, R2, R3, R4} Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 66 5.1.3.2 Phân rã bảo tồn thơng tin (tt) Thuật toán Nhập: R(U), U = {A1, …, An} tập PTH F Xuất: D = {R1, …, Rm}, Ri dạng chuẩn Boyce-Codd – B1: • D = {R}; – B2: • Nếu có lược đờ Q(UQ)  D khơng dạng chuẩn BC – Tìm X  Y Q(F) làm Q vi phạm điều kiện BC – D = (D - {Q})  Q1(UQ1)  Q2(UQ2) với UQ1 = UQ - Y UQ2 = X  Y – Quay lại B2 • Ngược lại, chuyển sang B3 – B3: • Xuất D Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 67 Ví dụ phân rã bảo tồn thơng tin (1)  Cho: – R(ABCDEFG) – F = {B  A, D  C, D  EB, DF  G}  Tách dạng chuẩn BC, không thông tin R(ABCDEFG) F, KR = DF B A {B  A}, R1(BA) KR1 = B R2(BCDEFG) {D  C, D  EB, DF  G}, KR2 = DF D  BCE {D  C, D  EB}, KR3 = D R3(DBCE) R4(DFG) Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa {DF  G}, KR4 = DF 68 Ví dụ phân rã bảo tồn thơng tin (2) R(ABCDEFG) F, KR = DF D  BCE {D  BCE}, KR1 = D R1(DBCE) {D  A}, KR3 = D R3(DA) R2(ADFG) {D  A, DF  G}, KR2 = DF DA R4(DFG) {DF  G}, KR4 = DF Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 69 ... – NT4: Thiết kế các lược đồ quan hệ cho chúng được nối với điều kiện các thuộc tính khoá khoá ngồi theo cách đảm bảo khơng sinh các “giả” Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 5.1.2 Dạng chuẩn... được coi đạt dạng chuẩn (3NF) nó: – Thỏa mãn 2NF – Khơng có thuộc tính khơng khoá R phụ thuộc bắc cầu vào khoá Chương - Dạng chuẩn chuẩn hóa 16 Dạng chuẩn (tt) Phụ thuộc vào MaNV NV_DV(MaNV,... khóa phụ thuộc hàm vào thuộc tính khơng khóa khỏi quan hệ – tách chúng thành quan hệ riêng có khoá thuộc tính khơng khóa gây phụ thuộc  Ví dụ trên: R (A1,A2,A3,A4,A5) Với các phụ thuộc hàm: